复印技术教学目标和要求

复印技术教学目标和要求
复印技术
教学目标和要求
1复印技术种类和复印原理以及适用的范围
2静电复印技术的基本原理过程与主要材料的性能
3静电复印件的耐久性问题
教学重点与难点
1静电复印技术的基本原理过程与主要材料的性能
2静电复印件的耐久性问题
教学方式课堂教学14学时
由于档案本身存在的物质形态各不相同于是对档案原件的复制也就有了许多不同的方法比如对主要以声音图像来记录与反映档案内容的胶片和照片档案磁带档案及光盘档案等的复制就采用了缩微摄影技术翻拍摄影技术磁材料和光盘复制技术等等而对主要以文字线条或图形来记录和反映档案内容的纸质档案文件及图纸的复制除缩微摄影外又采用了晒图技术静电复印技术等它们一般属于纸质材料对纸质材料的复制我们习惯上称之为复印技术
第一节复印技术概述
复印技术就是利用可见光或非可见光将原件按确定的比例投射到光敏材料上再经过相应处理得到原件复制品的技术它是随着现代科学技术的发展而产生和发展起来的一门技术它的诞生同历史上印刷术的出现一样对人类文明起了
一定的促进作用
一复印技术的分类
复印技术按其使用的光敏材料不同主要可分为铁盐蓝图法银盐法重氮法红外光法和静电法如表3～1所示
考虑到在各级各类档案馆室保存的复印件中为数居多的是静电复印件和重氮图纸所以本章将重点介绍静电复印技术其次是重氮复印技术其他复印法仅在此对其复印原理作一简单介绍
蓝图法是指将原件底图与涂有高价铁盐的晒图纸紧贴在一起进行曝光原件明区对应的高价铁盐经曝光变为低价铁盐和显影液中的高铁氰化盐如铁氰化钾反应即可生成蓝色未曝光部分的高价铁盐无变化可用水洗去从而得到蓝底色的复印图纸习惯上称之为蓝图该复印法相对来说是比较原始的后被重氮法所取代
银盐法扩散法是指将原件与涂有卤化银层的负像纸紧贴在一起用光从负像纸的一侧进行照射原件明区反射大量光线使负像纸上相对应的银盐层变黑原件暗区反射光线很少与之相对应的银盐层不受影响由此形成了负像然后将负像纸放在涂有胶体银和硫代硫酸钠的正像纸上并浸入显影液中这时负像纸上未受光照的部分被胶体银吸收而凝聚形成黑色影像显然这种方法的缺点是一张负像纸只能复制一张正像
红外光法直接法是指将原件与涂有单宁酸和硬脂酸的光敏纸紧贴在一起用红外线曝光由于原件的明区和暗区反射能力不同使对应的涂层面上接受的热量不等原件暗区由于吸收了红外线影像部分便受热并把吸收的热量传送到光敏纸表面使相应部分的硬脂酸熔化单宁酸变成黑色而落在原件明区的红外线被反
射了回来并穿过光敏纸反应层所以相应部分不受热也不发生化学反应保持了原色从而形成黑白相间的复印件这种复印方法也称热敏复印法
二重氮复印法
重氮复印法起源于19世纪从1858年有人第一次合成芳香族重氮化合物到20世纪20年代欧洲一些国家陆续实现重氮复印并生产出工业用的重氮复印纸这过程是人们对重氮化合物逐步认识对重氮复印法逐步完善的过程我国的重氮复印技术在解放后得到了迅速发展现在既能生产重氮晒图纸也能生产重氮胶片和微泡胶片
一重氮型感光材料
用于重氮晒图法的感光材料包括重氮复印纸和重氮胶片在此主要涉及重氮复印纸重氮复印纸的结构包括感光层纸质底基和背涂层
1．重氮复印纸感光层的成分
1 重氮盐感光层的主要成分之一是重氮化合物
重氮盐的光敏性与偶联性可参见第二章第二节
2 偶联剂重氮晒图法中使用的偶联剂一般是芳香族的胺类酚类等如间苯二酚对称苯三酚23萘酚6磺酸钠间苯二胺等
重氮盐与偶联剂偶联反应所生成的偶氮染料颜色在很大程度上取决于偶联剂的化学成分与结构用同一种重氮盐选用不同的偶联剂偶联反应后会得到不同颜色的偶氮染料例如BG重氮盐即4重氮N·N一二乙基苯胺重氮盐酸盐氯化锌复盐与间苯二酚偶联反应生成棕色偶氮染料BG重氮盐与2萘酚6磺酸生成红色偶氮染料BG重氮盐与23萘酚6磺酸反应则生成蓝色偶氮染料当然工程图纸的复印大部分采用蓝色也有采用黑色
生成黑色重氮图的方法有直接法和拼色法直接法是用一种重氮盐和一种偶联剂反应直接生成黑色偶氮染料其生产过程简单色像易控制国外生产黑色晒图纸多用此法拼色法是将两种或两种以上的偶氮染料按一定的比例混合相配而成黑色偶氮染料例如用蓝色和咖啡色偶氮染料相配或蓝色和黄色偶氮染料相配只要比例适当就成黑色染料
3 其他添加剂在重氮感光层中还有其他添加剂如重氮盐的稳定剂和偶联抑制剂阻氧化剂染料和润滑剂等
在不含偶联剂的单组分感光层中重氮盐是不稳定的即未曝光的重氮盐在碱性介质中会发生如下反应
为此重氮感光层必须保持酸性通常是在重氮感光液中加入某些酸类如明矾酒石酸等作为重氮盐的稳定剂
在含有重氮盐与偶联剂的双组分感光层中只要周围介质略显碱性重氮盐和偶联剂就会发生偶联反应即使在中性介质中偶联反应也在缓慢地进行着为了防止这种预偶联也必须在感光液中加入某些酸如柠檬酸酒石酸硼酸醋酸或硫酸等作为偶联抑制剂
为了防止偶联剂氧化在感光液中加入硫脲羟胺等作为阻氧化剂
为了防止纸张卷曲通常在感光液中加入润湿剂并在纸张背面涂敷一层润湿剂润湿剂多为甘油或甘醇
为了使重氮盐的光谱响应范围向长波方向扩展或为了改善底色调节影像反差常在感光液中加入某些染料如三苯甲烷氮蒽亚甲蓝茜素等酸性或碱性染料下面是两个双组分感光液配方用此配方的重氮晒图纸经曝光氨气显影后可分别获得蓝色图像和黑色图像
2．重氮感光材料的特性
关于重氮感光材料特性的内容可详见第二章第二节的有关部分
在此要说明的是同是重氮感光材料但重氮胶片与重氮感光纸的解像力却不同如重氮晒图纸的解像力仅为10～15线对／mm而重氮胶片的解像力可达1 000线对／mm有的甚至高达1 200～1 500线对／mm即重氮胶片的解像力是重氮晒图纸的60～100倍这说明重氮感光材料的解像力高低在很大程度上取决于底基材料重氮胶片的底基是聚酯薄膜十分光滑平整所以分子状态或接近分子状态的重氮盐在感光层中分布十分均匀而重氮晒图纸的底基材料由植物纤维构成相对来讲比较粗糙纸基表面凹凸不平造成曝光不均匀另外由于纸的毛细管作用纸的各部分吸收的感光液量不一样还会造成图像漫射
3．重氮晒图纸的种类
重氮晒图纸的品种有许多这可以通过以下不同的分类来反映
1 按感光层成分分有单组分双组分和叁组分三种其显影方法分别为湿干法和一步成像法
2 按形状分有平板纸和卷筒纸
3 按纸基的厚薄分有厚中等和薄型纸
4 按感光液涂层分有单面涂感光层和两面涂感光层
5 按感光度分湿法重氮纸分为中高和超高感光度三种干法重氮纸分为低中高感光度三种
二重氮晒图法的成像过程
重氮晒图法的成像过程可参见第二章第二节的有关部分但重氮晒图法的显影不仅有用氨熏的干法还有湿法和一步成像法
1．干法
干法使用双组分重氮纸即感光液涂层中同时含有重氮盐和偶联剂因曝光显影后得到的复印件是干的因此这类感光材料也叫干法显影材料干法显影方法又有氨熏显影压力显影和粉末显影
氨熏显影是普遍采用的一种方法重氮晒图纸在曝光后放在氨气中停留一段时间在碱性条件下感光层中发生偶联反应形成图像其优点是操作简单容易掌握但使用氨气显影工作间会有难闻的氨气味因此要求有良好的通风因为氨显影有刺激性气味所以许多国家在寻求新的显影方法其中实际应用的有压力显影法和粉末显影法压力显影是将碱性物质有机胺通过计量辊涂敷到施碱辊上重氮纸曝光后围绕施碱辊旋转同时在纸的背面施加一定的压力使有机胺转移到重氮纸面上达到显影目的粉末显影则是将由有机胺和磁粉载体制成的显影剂通过旋转的磁辊施加到重氮纸上使之显影常用的有机胺是二乙醇胺和三乙醇胺
2．湿法
湿法使用单组分重氮纸即感光液涂层中只含重氮盐不含偶联剂曝光后感光纸的显影是在含有偶联剂或偶联剂混合物的碱性溶液中进行的得到的复印件是半湿的所以叫湿法或叫半干法显影液的pH值大于7这种方法的优点是没有难闻的气味复印品清晰度高但得到的复印品是半湿的需要晾干 3．一步成像法
一步成像法使用叁组分重氮纸即在重氮感光液涂层中不仅含有重氮盐和偶联剂还含有在加热时能分解出碱性物质的化合物如脲硫脲及其衍生物等这些化合物在加热到100℃～140℃时会分解出氨或易挥发的胺这种显影方法的优点是
工艺过程简单感光材料在曝光后加热一下就可得到干的复印件但色调难以控制目前实际应用还不多
三重氮晒图法的设备
重氮晒图法的工艺过程包括曝光显影和裁整三个步骤其设备也就相应地包括曝光装置显影装置和裁整装置在此我们主要了解曝光和显影装置 1．曝光装置
图31所示为玻璃滚筒式曝光装置该装置主要由玻璃滚筒光源和传送带组成晒图时将重氮晒图纸展开后置于工作台上铺上透明原件与重氮晒图纸贴合由传送带带动将原件和晒图纸送向玻璃滚筒并围绕滚筒旋转光源使晒图纸曝光曝光后晒图纸被送到卷纸筒上
在该曝光装置中透明原件如描图纸和重氮纸一起围绕内有光源的玻璃滚筒旋转提高了重氮感光层的曝光量也相应提高了复印速度现使用的重氮复印机大多采用这种形式的曝光装置复印速度一般为0．5～12 m／min 复印速度对重氮复印件的质量影响很大如果速度太快重氮感光层所接受的曝光量不够应该分解的重氮盐未充分分解这会造成复印件底色重整个复印件反差小而速度太快又会曝光过度使复印件上应成色处的重氮盐大量分解由此获得的复印件图像颜色淡反差也小所以在设备工作前应根据光源的强度和重氮纸的感光速度首先调整复印速度
根据重氮化合物的光谱响应特性可知普通钨丝灯白炽灯所辐射的光谱对重氮感光材料几乎是无效的所以重氮复印机曝光装置采用与重氮感光材料的光谱响应范围相吻合的高压石英汞灯氙灯等作为光源
2．显影装置
重氮显影装置有干法与湿法之分
1 干法显影装置有熏图桶和熏图机两种熏图桶一般是由金属外壳制成的圆形或方形桶体内用金属丝网篦隔为2～3层最下层为加热器一般为远红外加热器也有用普通电阻丝加热中间一层放置显影剂显影剂产生与使用的方法有两种一种是把氨气注入水中而成氨水商品氨水含氨量约25％使用时略微加热氨气就会迅速跑出来当然不加热氨气也会散逸但速度较慢因而增加了熏图时间另一种是使用硫酸铵加生石灰硫酸铵与生石灰加水后发生如下反应
生石灰遇水反应放出大量的热因此不需要特殊的加热器熏图桶的上层放置重氮晒图纸筒的四周有良好的密封
熏图机以图32为例主要由暗箱可分离的栅栏和蒸发器组成当曝光后的重氮纸面向下通过蒸发器上面的栅栏时蒸发器槽中挥发的氨蒸气使重氮纸显影氨蒸气是用浓度为25％的氯化铵水溶液经加热器加热后获得的暗箱中的温度可以调节一般在70℃～90℃之间此外根据需要还可调节氨蒸气的浓度和传动带的移动速度通风滑轮可使氨气大量流向重氮纸
显影条件对重氮复印件的质量有很大影响显影温度低则显影速度慢需要较长的显影时间显影时间可通过传送带的移动速度来调节如果重氮纸感光速度快氨蒸气浓度高暗箱四周温度也高那么显影时间应短一些反之就要适当延长显影时间否则就会造成显影过度或显影不足显影过度底色密度增大复印件反差小而显影不足图像部分没有充分显影复印件及差也小
2 湿法显影装置有手显和机显两种
手工显影效率低工作条件差目前已不多用湿法显影机的工作原理如图33所示显影机由显影槽1主动辊4从动辊2和传送带3组成曝光后的重氮纸面
向下从两辊中间通过同时主动辊将显影液薄膜均匀而充分地带给感光层感光层立即显影由于显影是在显影液与感光层接触的瞬间完成的因此湿法显影的速度很快也不需要加热和通风装置从结构上来讲湿法显影比干法显影设备简单得多但从我国使用情况来看还是干法显影重氮复印居多
重氮复印机又叫晒图机有的只有曝光装置熏图是在专门的设备中进行有的包括曝光和熏图两个部分
图34为某晒图机结构全机主要由曝光和熏图两系统组成
本机曝光系统的光源为GG22000W高压石英汞灯汞灯与冷却管一起装入晒图玻璃滚筒中两端与变压器次级接通高压石英汞灯发光效率高热辐射少而蓝紫紫外光较多是重氮复印最理想的光源
晒图时先将卷纸轴22上的感光纸拉出一端置于工作台10上再将底图平铺在晒图纸上送到传送带处底图和晒图纸便由传送带输送自动地旋转在滚筒15周围利用光源19的透射光曝光
本机熏图系统采用的是氨气干熏在滚筒15处曝光后的晒图纸和底图经分离杠14和分离吸风孔13被分离晒图纸经熏筒7进行显影并由熏图传送带2送至接图网12
熏图筒7的下部有个500W的电热器5为蒸发氨水之用上部还有个300W 的电热器由一恒温控制器控制熏图筒内的温度在一定范围之内
灌氨水口设在机体右上方由于重力作用液体自己滴下通过控制阀门及滴量指示装置注入熏筒内氨水浓度为25％氨水流量为60～80滴／min 图35为奥西230型重氮复印机湿法工作原理图
该机采用7×120W低压荧光灯管作为曝光光源这种光源热辐射少适合
于重氮复印
该机采用有槽辊的显影机构可以保证在不同的复印速度时施加到重氮晒图纸上的显影液的量基本不变为了减小复印品的弯曲在重氮纸的两面同时施加显影液七个显影辊的外壁用聚氯乙烯材料制成辊上带有螺旋槽槽宽O．16 mm 深O．6 mm节距0·8 mm
该机复印速度在10～25 m／min之间属于中速半自动型机内装有半自动的原件与重氮纸分离机构曝光的重氮纸经七辊自动显影系统显影后由热红外灯烘干
第二节静电复印技术的基础知识
静电复印技术是利用半导体的光电导效应并结合照相原理而形成的一种纯物理的复印技术它由美国物理学家C．F．卡尔逊于1938年发明在英语中静电复印技术正名为xerography
一静电复印技术的发展与分类
一静电复印技术的发展过程
静电复印技术的发展过程可通过利用这项技术制成的静电复印机的发展情况来反映大致可分为三个阶段
1938--1960年这是从静电复印技术发明到商业复印机出现的阶段
1935年卡尔逊和他的助手开始在实验室里探索静电复印法于1938年获得了成功当时他们利用涂有硫磺的锌板作为感光板在暗室中用手帕摩擦硫磺薄膜表面使之带电然后把写有文字的玻璃板遮在感光板前面用白炽灯进行曝光形成静电潜像再用色粉末作为显影粉撒在感光板上吹去多余的色粉后玻璃板上的文字就以色粉像的形式在感光板上显现出来了他们又用蜡纸覆盖在感光板上经加热加压使色粉像转印到了蜡纸上世界上第一张静电复印品也就这样诞生了在以后的12年中由于硒及其他光敏材料的出现电晕充电转印技术的应用显影方法的不断改进促进了静电复印技术的发展1950年美国施乐公司当时叫哈洛伊德公司制成了世界上第一台用手工操作的平板式硒静电复印机其感光板是在铝基平板上镀一层硒膜制成的称为硒板复印过程依次由充电曝光显影转印消电固化清洁等工序组成每个工序之间尚有较长的间隔时间1954年由转鼓式静电复印机取代了平板式静电复印机转鼓式的关键技术就是把多项工序依次间隔作业法改为多项工序同时连续作业法这一改革为提高复印速度开辟了道路此后开始出现
机械化自动化水平较高的高速转鼓式静电复印机1960年施乐公司又首次推出了Xerox914型办公自动化复印机
19611980年这是静电复印机大发展阶段该阶段的主要特点是复印机的生产和销售都出现了高速度的增长复印机的品种发展快变化大市场的需求和激烈的竞争促进了新技术不断出现
1980年至今是世界复印机市场趋于成熟化的阶段主要表现为生产速度放慢产品朝着小型化或超小型化多功能彩色化和数字化方向发展
目前最小的A4幅面的复印机重量只有10 kg数字式的仅6 kg无级变倍功能已在分速15张以上的复印机中普及多功能包括扩大的编辑功能已成为复印机的主流彩色化的发展使复印机突破了传统黑白复印的框框双色三色复印功能也越来越多地出现在中高档彩色复印机中
二静电复印机的分类
静电复印机的品种繁多机型纷杂结构各异以不同的分类标准来划分就会有不同的分类结果
1静电复印机的基本分类法
1 按复印介质分特殊涂层纸复印机又称EF机普通纸复印机又称PPC机
2 按显影状态分湿法液态机干法固态机
2静电复印机的其他分类法
1 按光导材料分Se 包括SeTe合金复印机ZnO复印机CdS复印机OPC 有机光导体复印机
2 按潜像形成方法分放电成像法 carlson法电容像或逆充电成像法
NP法或KIP法持久内极化法 PIP法静电像转移法 TESI法
3 按主机体型分台式复印机落地式复印机组合式复印机
4 按复印幅面尺寸分大型复印机 A1以上中型复印机 A2或A3 小型复印机 B4以下或袖珍式
5 按复印速度分超高速复印机 100张以上／min 高速复印机 60～100张／min 中速复印机 20～60张／min 低速复印机 20张以下／min
6 按用途分缩微重放复印机工程图纸复印机卡片机专门复印图书卡片制版机制作ZnO胶印板
以上所列举的仅仅是静电复印机分类方法中的一部分下面再来看看几种常见分类法之间的关系及主要特点见表33
三静电复印与其他复印方法的比较
静电复印与前述的一些复印方法相比其优缺点可见表34
二静电学基础
静电复印技术顾名思义是在静电学的基础上建立起来的静电复印过程中的一些工序也是对静电特性的一种有效利用因此在具体掌握静电复印技术之前有必要对与静电复印有关的静电学基础知识作一基本的了解
一静电的产生
产生静电的最简单实验是用毛皮摩擦橡胶棒或用丝绸摩擦玻璃棒使其能吸引纸屑毛发等轻微物体这说明一种物体同另一种物体摩擦可以生电而摩擦产生的电不会流动所以这种电荷被称为静电荷一切电现象都是由于电荷的存在和运动而产生的静电是对没有定向运动的电而言的
人类对摩擦起电现象的发现已有两千多年的历史但真正称呼电
electricity 却是17世纪中叶开始的后来又发现物体带电时具有相互吸引或相互排斥的现象即同种电荷互相排斥异种电荷互相吸引进而又产生了正负电的概念即在自然界里只存在正负两种电荷
二静电的基本特性
1．电量与电中和
物体所带电荷的多少叫做电量同性电荷电量相加其电量增大异性电荷电量相加其电量减小正负电荷的量相等其代数和为零正负电相抵消这时物体既不带正电也不带负电呈中性这种现象称为电中和
2．电荷不灭定律
电荷既不能消灭也不能创生它们只不过是从一个物体移到另一物体上或是从物体的一部分转移到另一部分或是正负电荷的相持对于人类来说大地是最大的容电器不是物体与物体之间交换电荷就是物体与大地交换电荷大地是最大的电荷库
3．静电感应
将一绝缘体也可以是与地绝缘的导体靠近带电物体虽然并未接触但在绝缘体两端会感应出两种与带电体相反和相同的电荷两种电荷的电量相等靠近带电体一端的电荷与带电体电荷相反远离带电体一端的电荷与带电体电荷相同这种现象一般称为静电感应现象如果将带电体移出感应电荷便消失如果将导体的一端接地则导体带电如果接地处是负端导体就带正电反之导体则带负电 4．电场电场力
电场是电荷周围存在着的一种特殊物质静电力并不是两个电荷之间的直接作用而是一个电荷的电场对另一个电荷的作用也就是说电场是电荷与电荷。